CN101277640A - 位置检测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种位置检测系统，其可以不用事先进行校准测定即能削减位置等的检测时间。该位置检测系统具有：设备，其搭载有磁感应线圈；驱动线圈，其配置在设备的工作范围的外部，具有磁感应线圈的共振频率附近的位置计算用频率，并产生作用于磁感应线圈的交变磁场；多个磁场传感器，其配置在设备的工作范围的外部，并检测由磁感应线圈所产生的感应磁场；振幅分量检测单元(50A)，其根据从多个磁场传感器所得到的磁场传感器的输出，检测相位与交变磁场大致正交的振幅分量；以及位置分析单元(50C)，其根据振幅分量来计算设备的位置和方向中的至少一方。

Description

位置检测系统
技术领域
本发明涉及位置检测系统。
背景技术
医疗装置中的胶囊型医疗装置是被吞入到被检测者等的被检测体中并通过体腔管路内，可进行在目标位置的体腔管路内的图像取得的吞入型医疗装置。上述胶囊型医疗装置构成为具有可进行上述医疗行为的例如可进行图像取得的CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合装置)等的摄像元件，在体腔管路内的目标部位进行图像取得。
然而，上述胶囊型医疗装置如果不在体腔管路内进行感应就不能到达目标部位，为了进行感应，有必要检测胶囊型医疗装置在体腔管路内的哪个位置。
因此，提出了一种检测被感应到不能目视确认位置的部位(体腔管路内等)的胶囊型医疗装置等的位置的技术(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：国际公开第2004/014225号小册子
专利文献2：美国特许第7026927号说明书
在上述专利文献1中，公开了一种使用胶囊型医疗装置和检测装置的胶囊型医疗装置的位置检测技术，该胶囊型医疗装置搭载有包含与交流电源连接的LC共振电路的磁场产生电路，该检测装置配置在胶囊型医疗装置的外部，并检测从磁场产生电路产生的磁场。根据该技术，磁场产生电路可根据由交流电源提供的交流功率，向外部产生磁场。然后，检测装置检测该磁场，从而可检测胶囊型医疗装置的位置。
然而，在上述的位置检测技术中，在胶囊型医疗装置内搭载有具有与交流电源连接的LC共振电路的磁场产生电路。因此，难以使胶囊型医疗装置小型化，具有难以实现被检测者等容易吞入的尺寸的胶囊型医疗装置的问题。另一方面，在使胶囊型医疗装置小型化时，上述交流电源也小型化，因而可提供给磁场产生电路的功率受到限制。于是，从磁场产生电路产生的磁场的强度减弱，具有胶囊型医疗装置的位置检测变得困难的问题。并且，由于交流电源的寿命缩短，因而具有胶囊型医疗装置的寿命也缩短的问题。
并且，还公知有这样的胶囊型医疗装置的位置检测技术，该技术使用：胶囊型医疗装置，其内置有仅由磁感应线圈和电容器构成的LC共振电路；驱动线圈，其配置在体外并使磁感应线圈产生感应电动势；以及多个磁场传感器，其配置在外部并检测感应磁场。
根据该技术，首先，LC共振电路的磁感应线圈借助由驱动线圈所感应的感应电动势产生感应磁场。然后，通过检测磁场传感器产生的感应磁场，可检测胶囊型医疗装置的位置。即，根据该技术，由于不用在胶囊型医疗装置内搭载交流电源即可检测胶囊型医疗装置的位置，因而可容易使胶囊型医疗装置小型化，并可实现位置检测的简化和寿命延长。
此时，驱动线圈使具有LC共振电路的共振频率前后不同的2个频率的交变磁场作用于LC共振电路。
然而，在上述的位置检测技术中，由于磁场传感器同时检测驱动线圈产生的驱动磁场和磁感应线圈形成的感应磁场，因而在该状态下感应磁场被嵌在驱动磁场中，胶囊型医疗装置的位置检测变得困难。
另一方面，公知的是，由于从同时检测出的驱动磁场和感应磁场中仅去除驱动磁场，因而在磁感应线圈不在检测范围内的状态下仅预先测定(校准测定)驱动线圈的驱动磁场，并从同时检测出的驱动磁场和感应磁场中对所测定的驱动磁场进行差分，从而可算出感应磁场。
另外，进行校准测定的驱动磁场的频率需要与在进行胶囊型医疗装置的位置检测时所使用的驱动磁场的频率相同。
然而，在上述方法中，在胶囊型医疗装置的位置检测前，有必要对必定使用的驱动磁场进行校准测定，具有位置检测麻烦的问题。
并且，驱动磁场的频率是根据LC共振电路的共振频率而决定的。该共振频率受到构成LC共振电路的磁感应线圈和电容器的特性变动的影响。即，当胶囊型医疗装置的个体不同时，搭载在其上的LC共振电路的共振频率不同，有必要按各个胶囊型医疗装置进行驱动磁场的校准测定。
因此，具有在决定使用哪个胶囊型医疗装置之前不能进行校准测定的问题。或者，有必要针对有可能使用于胶囊型医疗装置的位置检测中的所有驱动磁场的频率进行校准测定，具有胶囊型医疗装置的位置检测费时间的问题。
并且，在进行了校准测定之后，必须预先将驱动线圈和磁场传感器之间的位置关系固定，当驱动线圈和磁场传感器之间的位置关系变化时，具有不能进行胶囊型医疗装置等的位置检测的问题。
针对这些问题，提出了一种设置两种期间、即对驱动线圈进行驱动的期间和停止驱动线圈的驱动的期间的技术(例如，参照专利文献2)。在专利文献2中公开了这样的技术，即：在对驱动线圈进行驱动的期间使磁感应线圈产生感应磁场，之后停止驱动线圈的驱动，从而仅检测来自磁感应线圈的感应磁场，不经过校准测定就检测位置。根据该技术，当停止驱动线圈的驱动时，驱动线圈产生的磁场消失。另一方面，即使停止驱动线圈的驱动，也能暂时维持磁感应线圈的感应地场。然后，磁场传感器检测该磁场，从而可检测磁感应线圈的位置。
然而，在上述的通过停止驱动线圈的驱动来检测位置的技术中，由于仅在驱动线圈的驱动停止期间才能检测位置，因而具有每隔一定时间位置检测次数减少的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的是提供一种位置检测系统，可以不用事先进行校准测定即而可削减位置等的检测时间，并且不会减少位置检测次数。另外，本发明的目的是还提供一种位置检测系统，即使驱动线圈和磁场传感器之间的位置关系变化也能进行胶囊型医疗装置等的位置检测。
为了达到上述目的，本发明提供了以下装置。
本发明提供了一种位置检测系统，该位置检测系统具有：设备，其搭载有磁感应线圈；驱动线圈，其产生交变磁场；多个磁场传感器，其配置在所述设备的工作范围的外部，并检测所述磁感应线圈受到所述交变磁场而产生的感应磁场；频率决定部，其求出基于所述磁感应线圈的共振频率的位置计算用频率；振幅分量检测单元，其在所述位置计算用频率处，根据所述多个磁场传感器的输出，检测与所述交变磁场大致正交的振幅分量和相位与所述交变磁场大致相同的振幅分量中的至少一方；以及位置分析单元，其根据所述振幅分量计算所述设备的位置和方向中的至少一方。
根据本发明，振幅分量检测单元根据从多个磁场传感器得到的磁场传感器的输出，检测在与交变磁场大致正交的相位或相同相位处的振幅分量，位置分析单元可根据振幅分量计算设备的位置和方向中的至少一方。即，振幅分量检测单元不用停止驱动线圈，即可从受到来自驱动线圈和磁感应线圈的磁场的磁场传感器的输出中分离出仅包含设备的位置和方向所涉及的信息而不包含驱动线圈的位置和方向所涉及的信息的振幅分量，因而不用测定(校准测定)在仅使上述交变磁场作用于多个磁场传感器时的多个磁场传感器的输出，并且每隔一定时间的位置检测次数不会减少，可计算设备的位置和方向中的至少一方。
由于磁感应线圈利用上述交变磁场产生感应磁场，因而无需向磁感应线圈附加电源。因此，可减少搭载在设备内部的构成要素数量。并且，由于产生在设备的位置检测中所使用的磁场，因而不使用搭载在其内部的电源等，所以设备寿命不会受到该电源等的寿命影响。
利用振幅分量检测单元，从磁场传感器的输出中检测相位与交变磁场相同的振幅分量，位置分析单元可根据该振幅分量计算设备的位置等。
在上述发明中，期望的是，所述频率决定部通过预先取得所述共振频率的信息来决定所述位置计算用频率。
根据本发明，由于位置计算用频率决定部预先取得共振频率，因而无需在包含位置计算用频率在内的频带内使交变磁场的频率摆动，可缩短为计算设备的位置和方向中的至少一方所需要的时间。
在上述发明中，期望的是，所述频率决定部检测所述共振频率的变化，并根据该变化决定所述位置计算用频率。
根据本发明，由于位置计算用频率决定部可检测磁感应线圈的共振频率的变化，因而能将共振频率和位置计算用频率之间的关系始终保持恒定。例如，即使在由于磁感应线圈的温度变化而使共振频率变化的情况下，位置计算用频率决定部也能检测共振频率的变化，因而总是能在共振频率处计算设备的位置和方向中的至少一方。
在上述发明中，期望的是，所述振幅分量检测单元在根据使用傅里叶变换而检测出的所述振幅分量重复计算所述设备的位置和方向中的至少一方时，使所述傅里叶变换的开始定时与所述驱动线圈产生的所述交变磁场的相位之间的偏差为恒定来进行所述傅里叶变换。
根据本发明，由于振幅分量检测单元中的振幅分量检测是使用傅里叶变换，从而可更迅速且准确地检测振幅分量。
并且，通过将傅里叶变换的开始定时与上述交变磁场的相位之间的相对关系保持恒定，可抑制上述位置和方向中的至少一方在计算中的偏差。
在上述发明中，期望的是，所述驱动线圈和所述磁场传感器分开构成。
根据本发明，由于驱动线圈和磁场传感器分开构成，因而可使驱动线圈和磁场传感器分别移动。
在上述发明中，期望的是，多个所述磁场传感器配置成一体。
根据本发明，由于多个磁场传感器配置成一体，因而各磁场传感器的相对位置关系是固定的。
在上述发明中，期望的是，该位置检测系统具有驱动线圈驱动器，该驱动线圈驱动器根据所述驱动线圈和所述磁感应线圈之间的相对位置，使所述驱动线圈产生的所述交变磁场的方向和强度中的至少一方变化。
根据本发明，由于驱动线圈驱动器根据驱动线圈和磁感应线圈之间的相对位置，使驱动线圈产生的交变磁场的方向和强度中的至少一方变化，因而可从磁感应线圈可靠地产生感应磁场。
即，可防止驱动线圈产生的交变磁场的方向和磁感应线圈的方向之间的相对关系成为难以从磁感应线圈产生感应磁场的相对关系。
在上述发明中，期望的是，所述驱动线圈和所述磁场传感器被固定在配置于所述工作范围内的被检测者上。
根据本发明，由于驱动线圈和磁场传感器被固定在被检测者上，因而例如即使被检测者移动，也能连续检测设备的位置和方向中的至少一方。
在上述发明中，期望的是，在同时使用的多个所述设备中，搭载在各个所述设备上的所述磁感应线圈的共振频率被设定成不同。
根据本发明，由于具有多个设备，并且搭载在各个设备上的磁感应线圈中的共振频率不同，因而可同时检测多个设备的位置和方向。
本发明提供一种感应系统，该感应系统具有：上述本发明的位置检测系统；感应用磁铁，其搭载在所述设备上；感应用磁场产生单元，其产生作用于所述感应用磁铁的感应用磁场；以及感应用磁场方向控制单元，其控制所述感应用磁场的方向。
根据本发明，可利用本发明的位置检测系统求出设备的位置等，并可利用感应用磁场产生单元和感应用磁场方向控制单元将设备感应到规定位置。
在上述发明中，期望的是，所述感应用磁场产生单元具有在相互正交的方向上对置配置的3对电磁铁，在所述电磁铁的内侧设置有可配置被检测者的空间，并且在可配置所述被检测者的空间周围配置有所述驱动线圈和所述磁场传感器。
根据本发明，被投入到被检测者内的设备随着其位置被检测而被感应到规定位置。
在上述发明中，期望的是，在所述设备的外面配备有螺旋部，该螺旋部将所述设备的绕长轴的旋转力转换成长轴方向的推进力。
根据本发明，设备绕其长轴轴线旋转，通过螺旋部的工作朝长轴方向行进。
在上述发明中，期望的是，所述设备是胶囊型医疗装置。
根据本发明，由于设备是胶囊型医疗装置，因而可将设备投入到被检测者的体内，并在体内进行医疗行为。
本发明提供了一种位置检测系统，该位置检测系统具有：设备，其搭载有磁感应线圈；驱动线圈，其产生交变磁场；多个磁场传感器，其检测所述磁感应线圈受到所述交变磁场而产生的感应磁场；频率决定部，其求出基于所述磁感应线圈的共振频率的位置计算用频率；测定基准值计算单元，其根据在偏离所述位置计算用频率的第2频率处施加了所述交变磁场和所述感应磁场时的所述磁场传感器的输出，求出在所述位置计算用频率处的测定基准值；以及位置分析单元，其根据在所述位置计算用频率处施加了所述交变磁场和所述感应磁场时的所述磁场传感器的输出与所述测定基准值之差，计算所述设备的位置和方向中的至少一方。
根据本发明，测定基准值计算单元根据在位置计算用频率和第2频率处的磁场传感器的输出值，求出在位置计算用频率处的测定基准值，位置分析单元可根据在交变磁场和感应磁场作用于磁场传感器时的磁场传感器输出值和测定基准值之差，计算设备的位置和方向中的至少一方。即，通过求出在位置计算用频率处的测定基准值，可从在交变磁场和感应磁场作用于磁场传感器时的磁场传感器输出值中提取感应磁场所涉及的输出值，可计算设备的位置和方向中的至少一方。
因此，不用测定(校准测定)在仅使上述交变磁场作用于多个磁场传感器时的多个磁场传感器的输出，即可计算设备的位置和方向中的至少一方，可进行设备的位置检测。
由于磁感应线圈利用上述交变磁场产生感应磁场，因而无需向磁感应线圈附加电源。因此，可减少搭载在设备内部的构成要素数量。并且，由于产生在设备的位置检测中所使用的磁场，因而不使用搭载在其内部的电源等，所以设备寿命不会受到该电源等的寿命影响。
在上述发明中，期望的是，所述位置计算用频率是不同的2个频率。
根据本发明，由于第1频率是频率不同的2个位置计算用频率，因而通过使用在该2个位置计算用频率处的包含振幅分量的磁场传感器的输出值，与使用在1个频率处的输出值的情况相比较，可消除测定值的误差，可提高所计算的设备位置等的精度。
在上述发明中，期望的是，所述位置计算用频率决定部通过预先取得所述磁感应线圈的共振频率的信息来决定所述位置计算用频率。
根据本发明，由于位置计算用频率决定部预先取得共振频率，因而可容易决定位置计算用频率。
在上述发明中，期望的是，所述位置计算用频率决定部检测所述磁感应线圈的共振频率的变化，并根据该变化决定所述位置计算用频率。
根据本发明，由于位置计算用频率决定部可检测磁感应线圈的共振频率的变化，因而总是能将共振频率和位置计算用频率之间的关系保持恒定。
在上述发明中，期望的是，所述驱动线圈和所述磁场传感器分开构成。
根据本发明，由于驱动线圈和磁场传感器分开构成，因而可使驱动线圈和磁场传感器分别移动。
在上述发明中，期望的是，多个所述磁场传感器配置成一体。
根据本发明，由于多个磁场传感器配置成一体，因而各磁场传感器的相对位置关系是固定的。
在上述发明中，期望的是，在同时使用的多个所述设备中，搭载在各个所述设备上的所述磁感应线圈的共振频率被设定成不同。
根据本发明，由于具有多个设备，并且搭载在各个设备上的磁感应线圈中的共振频率不同，因而可同时检测多个设备的位置和方向。
在上述发明中，期望的是，所述设备是胶囊型医疗装置。
根据本发明，由于设备是胶囊型医疗装置，因而可将设备投入到被检测者的体内，并在体内进行医疗行为。
根据本发明的第1位置检测系统，振幅分量检测单元检测振幅分量，位置分析单元可根据该振幅分量计算设备的位置和方向中的至少一方。因此，取得这样的效果，即：不用测定(校准测定)在仅使上述交变磁场作用于多个磁场传感器时的多个磁场传感器的输出，即可计算设备的位置和方向中的至少一方，可削减位置等的检测时间。
根据本发明的第2位置检测系统，测定基准值计算单元求出在位置计算用频率处的测定基准值，位置分析单元可根据在交变磁场和感应磁场作用于磁场传感器时的磁场传感器输出值和测定基准值之差，计算设备的位置和方向中的至少一方。因此，取得这样的效果，即：不用测定(校准测定)在仅使上述交变磁场作用于多个磁场传感器时的多个磁场传感器的输出，即可计算设备的位置和方向中的至少一方，可削减位置等的检测时间。
附图说明
图1是说明本发明的第1实施方式所涉及的位置检测系统的整体结构的示意图。
图2是示出图1的位置检测系统的外观的立体图。
图3是示出图1的胶囊型内窥镜系统的剖面的示意图。
图4是示出图1的读出线圈接收电路的电路结构的示意图。
图5是示出图1的胶囊型内窥镜的结构的示意图。
图6是说明图1的位置检测装置的概略的框图。
图7是示出通过图6的振幅分量检测部所分离的交流电压的实部和虚部之间的关系的图。
图8是示出图7中的驱动线圈、LC共振电路以及读出线圈之间的相对位置关系的图。
图9是示出图7中的驱动线圈、LC共振电路以及读出线圈之间的相对位置关系的图。
图10是示出图7中的驱动线圈、LC共振电路以及读出线圈之间的相对位置关系的图。
图11是示出本发明的第2实施方式中的位置检测系统的概略的框线图。
图12是说明具有图11的驱动线圈的驱动线圈单元和读出线圈的位置关系的图。
图13是说明图12的驱动线圈单元的概略结构的图。
图14是说明驱动线圈和读出线圈的其他配置例的图。
图15是示出本发明的第3实施方式中的位置检测系统的概略的框图。
图16是说明图15的位置检测系统的结构的示意图。
图17是说明图15的磁感应装置的示意图。
图18A是说明图15的位置检测系统的结构的示意图。
图18B是说明图15的位置检测系统的整体结构的示意图。
图18C是说明图15的胶囊型内窥镜的结构的图。
图19是示出本发明的第4实施方式中的位置检测系统的概略的框图。
图20是说明图19的位置检测系统的结构的示意图。
图21是说明本发明的第5实施方式所涉及的位置检测系统的整体结构的图。
图22是说明图21的位置检测装置内的结构的框线图。
图23是示出从图21的读出线圈输出的交流电压的频率特性的图。
图24是示出在仅交变磁场作用于图21的读出线圈的情况下的读出线圈的交流电压频率特性的图。
图25是示出在仅感应磁场作用于图21的读出线圈的情况下的读出线圈的交流电压频率特性的图。
图26是说明第5实施方式的变形例所涉及的位置检测系统的整体结构的图。
图27是说明图26的读出线圈接收电路的电路结构的图。
图28是说明图26的位置检测装置的概略的框图。
标号说明
10、110、210、310、410、510：位置检测系统；20：胶囊型内窥镜(设备、胶囊型医疗装置)；50：位置检测装置(振幅分量检测单元、位置分析单元)；50A：振幅分量检测部(振幅分量检测单元)；50B：位置计算用频率决定部(位置计算用频率决定单元)；50C：位置分析部(位置分析单元)；51：驱动线圈；52：读出线圈(磁场传感器)；150、250：位置检测装置(振幅分量检测单元、位置计算用频率决定单元、位置分析单元、驱动线圈驱动器)；450、550(振幅分量检测单元、位置计算用频率决定单元、位置分析单元)；451：位置计算用频率决定部；452：基准值计算用频率决定部(基准值计算用频率决定单元)；453：测定基准值计算部(测定基准值计算单元)；454：位置分析部(位置分析单元)；250：位置检测装置(感应用磁场方向控制单元)；701、702、703、704、705：电磁铁(感应用磁场产生单元)；fH、fL：位置计算用频率；f1：基准值计算用频率(第2频率)。
具体实施方式
〔第1实施方式〕
以下，参照图1至图10说明本发明的第1实施方式所涉及的位置检测系统。
图1是说明本实施方式所涉及的位置检测系统的整体结构的示意图。图2是示出图1的位置检测系统的外观的立体图。
如图1和图2所示，位置检测系统10大致由以下构成，即：胶囊型内窥镜(设备、胶囊型医疗装置)20，其是从被检测者1的口部或肛门被投入到体腔内的胶囊型医疗装置，对体腔内管路的内壁面进行光学摄像并无线发送图像信号；以及位置检测装置(振幅分量检测单元、位置分析单元)50，其检测胶囊型内窥镜20的位置。另外，胶囊型医疗装置不限于上述的胶囊型内窥镜，也可以是在体腔内的规定位置散布药剂、或者取得体液等的采样或生物体信息的胶囊型医疗装置等。
如图1所示，位置检测装置50与以下电连接，即：使胶囊型内窥镜20内的后述磁感应线圈产生感应磁场的驱动线圈51，以及检测由磁感应线圈产生的感应磁场的读出线圈(磁场传感器)52等。位置检测装置50根据由读出线圈52所检测的感应磁场来运算胶囊型内窥镜20的位置，并控制由驱动线圈51形成的交变磁场。
并且，在位置检测装置50内设置有：振幅分量检测部(振幅分量检测单元)50A，其通过将与从读出线圈52输出的交流电压(磁场传感器的输出)大致正交的振幅分量即交流电压的虚部、以及相位大致相同的振幅分量即交流电压的实部中的至少一方分离来检测振幅分量；位置计算用频率决定部(位置计算用频率决定单元)50B，其决定胶囊型内窥镜20的位置计算用频率；以及位置分析部(位置分析单元)50C，其根据振幅分量计算胶囊型内窥镜20的位置和方向中的至少一方。
在从位置检测装置50到驱动线圈51之间配置有：正弦波产生电路53，其根据来自位置检测装置50的输出而产生交流电流；驱动线圈驱动器54，其根据来自位置检测装置50的输出将从正弦波产生电路53输入的交流电流放大；以及驱动线圈选择器55，其根据来自位置检测装置50的输出将交流电流提供给所选择的驱动线圈51。
在从读出线圈52到位置检测装置50之间配置有读出线圈选择器56和读出线圈接收电路57。这里，读出线圈选择器56根据来自位置检测装置50的输出，选择从多个读出线圈52中的特定读出线圈52输出的、包含胶囊型内窥镜20的位置信息等在内的交流电流。并且，读出线圈接收电路57从通过了读出线圈选择器56的上述交流电流中提取交流电压的振幅值，并将其输出到位置检测装置50。
图3是示出图1的胶囊型内窥镜系统的剖面的示意图。
这里，如图1和图3所示，驱动线圈51倾斜配置在内部躺有被检测者1的大致长方体形状的工作空间的上方(Z轴的正方向侧)的四角。并且，驱动线圈51形成为大致三角形状的线圈。这样，通过将驱动线圈51配置在上方，可防止驱动线圈51和被检测者1之间的干扰。
另外，驱动线圈51可以是上述那样的大致三角形状的线圈，也可以使用圆形状等各种形状的线圈。
并且，读出线圈52形成为空芯线圈，并通过胶囊型内窥镜20的工作空间由配置在与驱动线圈51对置的位置上和在Y轴方向相互对置的位置上的、3个平面形状的线圈支撑部58支撑。在1个线圈支撑部58上以矩阵状配置有9个读出线圈52，整个位置检测装置50具有27个读出线圈52。
图4是示出图1的读出线圈接收电路57的电路结构的示意图。
如图4所示，读出线圈接收电路57由以下构成，即：带通滤波器(BPF)61，其去除包含所输入的胶囊型内窥镜20的位置信息在内的交流电压内所包含的高频分量和低频分量；放大器(AMP)62，其将去除了高频分量和低频分量后的上述交流电压放大；A/D转换器64，其将上述交流电压转换成数字信号；以及存储器65，其暂时存储数字化后的振幅值。
带通滤波器61分别配置在从读出线圈52延伸出的一对布线66A上，从带通滤波器61输出的上述交流电压被输入到一个放大器62。存储器65暂时存储从9个读出线圈52得到的振幅值，并将所存储的振幅值输出到位置检测装置50。
另外，所检测的交流电压的波形相对于附加给驱动线圈51的波形的相位根据胶囊型内窥镜20内的后述磁感应线圈42的有无和位置而变化。该相位变化也可以利用锁定放大器等来检测。
图5是示出图1的胶囊型内窥镜20的结构的示意图。
如图5所示，胶囊型内窥镜20大致由以下构成，即：外包装21，在其内部收纳各种设备；摄像部30，其拍摄被检测者的体腔内管路的内壁面；电池39，其驱动摄像部30；以及感应磁场产生部40，其通过所述的驱动线圈51产生感应磁场。
外包装21由以下形成，即：以胶囊型内窥镜20的旋转轴(长轴)R为中心轴的使红外线透射的圆筒形状的胶囊主体(以下简称为主体)22，覆盖主体22的前端的透明且半球形状的前端部23，以及覆盖主体的后端的半球形状的后端部24，外包装21形成以水密封结构来密闭的胶囊容器。
摄像部30大致由以下构成，即：基板36A，其配置成大致垂直于旋转轴R；图像传感器31，其配置在基板36A的前端部23侧的面上；透镜组32，其使被检测者的体腔内管路的内壁面的图像在图像传感器31上成像；LED(Light Emitting Diode：发光二极管)33，其对体腔内管路的内壁面进行照明；信号处理部34，其配置在基板36A的后端部24侧的面上；以及无线元件35，其将图像信号发送到图像显示装置80。
信号处理部34经由基板36A、36B、36C、36D以及挠性基板37A、37B、37C与电池39电连接，并经由基板36A与图像传感器31电连接，还经由基板36A、挠性基板37A和支撑部件38与LED 33电连接。并且，信号处理部34将图像传感器31所取得的图像信号压缩并暂时存储，将压缩后的图像信号从无线元件35发送到外部，并根据来自后述的开关部46的信号控制图像传感器31和LED 33的接通断开。
图像传感器31将经由前端部23和透镜组32所成像的图像转换成电信号(图像信号)并输出到信号处理部34。作为该图像传感器31，例如可使用CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补型金属氧化物半导体)和CCD。
并且，在比基板36A更靠前端部23侧配置的支撑部件38上，以旋转轴R为中心在周向隔开间隔地配置有多个LED 33。
在信号处理部34的后端部24侧，在基板36B上配置有开关部46。在开关部46的后端部24侧，由基板36C、36D夹持着配置有电池39。在电池39的后端部24侧，在基板36D上配置有无线元件35。
开关部46具有红外线传感器47，开关部46经由基板36A、36B和挠性基板37A与信号处理部34电连接，并经由基板36B、36C、36D和挠性基板37B、37C与电池39电连接。
并且，以旋转轴R为中心在周向上等间隔地配置有多个开关部46，并且开关部46配置成使红外线传感器47在直径方向上面向外侧。在本实施方式中，对配置有4个开关部46的例子作了说明，然而开关部46的数量不限于4个，其个数可以是若干个。
在无线元件35的后端部24侧配置有感应磁场产生部40。感应磁场产生部40具有：由铁氧体形成的芯部件41，其形成为中心轴与旋转轴R大致一致的圆柱形状；磁感应线圈42，其配置在芯部件41的外周部；以及电容器(未作图示)，其与磁感应线圈42电连接。这里，磁感应线圈42和电容器形成LC共振电路(电路)43。
另外，芯部件41除了上述的铁氧体以外，还可以使用铁、坡莫合金、镍等材质。
下面，说明具有上述结构的位置检测系统10的作用。
首先，说明位置检测系统10的作用概要。
如图1和图2所示，胶囊型内窥镜20从横躺在位置检测装置50中的被检测者1的口部或肛门投入到体腔内。投入后的胶囊型内窥镜20的位置由位置检测装置50进行检测。胶囊型内窥镜20在患部附近拍摄体腔内管路的内壁面，并将所拍摄的体腔内管路的内壁面的数据和患部附近的数据发送到图像显示装置(未作图示)。
然后，说明作为本实施方式的特征的位置检测装置50的作用。
在位置检测装置50中，如图1所示，首先，正弦波产生电路53根据来自位置检测装置50的输出而产生交流电流，交流电流被输出到驱动线圈驱动器54。所产生的交流电流的频率是从数kHz到100kHz的范围内的频率，且使频率根据时间在上述范围内变化(摆动)，以便包含后述的共振频率。另外，摆动范围不限于上述范围，可以是更窄的范围，也可以是更宽的范围，不作特别限定。
并且，并不总是进行摆动，可以首先进行摆动来决定测定频率，之后将频率固定为测定频率来进行测定。由此可提高测定速度。而且，可以周期性地进行摆动来再次决定测定频率。由此，还能应对由温度特性引起的共振频率的变化。
交流电流在驱动线圈驱动器54中根据位置检测装置50的指示被放大，并被输出到驱动线圈选择器55。放大后的交流电流被提供给在驱动线圈选择器55中通过位置检测装置50所选择的驱动线圈51。然后，提供给驱动线圈51的交流电流在胶囊型内窥镜20的工作空间内形成交变磁场。
由于交变磁场产生感应电动势，使感应电流流入位于交变磁场内的胶囊型内窥镜20的磁感应线圈42内。当感应电流流入磁感应线圈42内时，由于感应电流形成感应磁场。
并且，由于磁感应线圈42与电容器一起形成LC共振电路43，因而当交变磁场的周期与LC共振电路43的共振频率一致时，流入LC共振电路43(磁感应线圈42)内的感应电流增大，所形成的感应磁场也增强。而且，由于在磁感应线圈42的中心配置有由介电性铁氧体形成的芯部件41，因而感应磁场容易集中在芯部件41处，所形成的感应磁场变得更强。并且，介电性铁氧体可用铁、镍、钴等磁性材料代替，也能使用它们的合金、铁氧体等。
上述感应磁场使读出线圈52产生感应电动势，在读出线圈52内产生包含胶囊型内窥镜20的位置信息等在内的交流电压(磁信息)。该交流电压经由读出线圈选择器56被输入到读出线圈接收电路57，进行数字信号化。
如图4所示，输入到读出线圈接收电路57的上述交流电压首先通过带通滤波器61去除高频分量和低频分量，并由放大器62放大。这样去除了不需要分量后的交流电压由A/D转换器64进行数字信号化，并被存储在存储器65内。
存储器65例如存储使由正弦波产生电路53产生的正弦波信号在LC共振电路43的共振频率附近摆动的与1周期对应的振幅值，并汇总1周期的振幅值输出到位置检测装置50。
图6是说明图1的位置检测装置50的概略的框图。
如图6所示，输入到位置检测装置50的交流电压被输入到振幅分量检测部50A。振幅分量检测部50A从交变磁场分离出相位与交变磁场相同的交流电压的实部和与交变磁场大致正交的交流电压的虚部。分离出的交流电压的虚部和实部中的至少一方从振幅分量检测部50A被输入到位置计算用频率决定部50B和位置分析部50C。
振幅分量检测部50A中的交变磁场的实部和虚部的分离可使用傅里叶变换。该傅里叶变换的开始定时被控制成与驱动线圈51产生的交变磁场的相位之间的偏差为恒定。通过使用傅里叶变换分离交变磁场的实部和虚部，可更迅速且准确地检测交变磁场的虚部和实部中的至少一方。并且，通过将傅里叶变换的开始定时与交变磁场的相位之间的相对关系保持恒定，可更准确地检测交变磁场的虚部和实部中的至少一方。
另外，振幅分量检测部50A可以具有相位检波器或锁定放大器中的至少一方而代替傅里叶变换。由于相位检波器和锁定放大器中的至少一方配备在振幅分量检测部50A内，因而振幅分量检测部50A根据从多个读出线圈52所得到的磁场传感器的输出，可容易检测交变磁场的虚部和实部中的至少一方。
图7是示出通过振幅分量检测部50A所分离的交流电压的实部和虚部之间的关系的图。在图7中，横轴是交变磁场的频率，纵轴是流入到共振电路43内的交流电压的增益变化(dBm)和相位变化(degree)。
图8、图9和图10是示出图7中的驱动线圈51、LC共振电路43以及读出线圈52之间的相对位置关系的图。
在图7中，交流电压的实部的输出值曲线R1、R2、R3和虚部的输出值曲线Im1、Im2、Im3分别是当驱动线圈51、LC共振电路43以及读出线圈52之间的相对位置关系为图8、图9和图10所示的位置关系时的实部的输出值曲线和虚部的输出值曲线。
实部的输出值曲线R1、R2、R3根据驱动线圈51及LC共振电路43与读出线圈52之间的距离而朝大输出侧偏移，并在共振频率附近取极大值和极小值。这些极大值和极小值之差也根据驱动线圈51及LC共振电路43与读出线圈52之间的距离而变化。
另一方面，虚部的输出值曲线Im1、Im2、Im3和驱动线圈51及LC共振电路43与读出线圈52之间的距离无关，不进行偏移。并且，虚部的输出值曲线Im1、Im2、Im3在共振频率处为极小，其振幅根据驱动线圈51及LC共振电路43与读出线圈52之间的距离而变化。
位置计算用频率决定部50B通过检测所输入的交流电压的虚部的输出曲线Im1、Im2、Im3的极小值来检测LC共振电路43中的共振频率，并将该共振频率决定为位置计算用频率。
位置分析部50C检测从各读出线圈52所输入的虚部的输出值曲线Im1、Im2、Im3在共振频率处的各振幅值，并根据所检测的各振幅值计算并估计LC共振电路43(胶囊型内窥镜20)的位置和方向。
或者，在位置计算用频率决定部50B中，可以检测所输入的交流电压的实部的输出曲线R1、R2、R3为极大值和极小值的频率，并将该频率决定为位置计算用频率。在该情况下，位置分析部50C检测从各读出线圈52所输入的实部的输出值曲线R1、R2、R3在位置计算用频率时的各振幅值，根据所检测的各振幅值计算并估计LC共振电路43(胶囊型内窥镜20)的位置和方向。
以后，在估计胶囊型内窥镜20的位置等的情况下，根据由上述的位置计算用频率决定部50B所决定的位置计算用频率来估计胶囊型内窥镜20的位置等。具体地说，将位置计算用频率的交流电流提供给驱动线圈51，使其产生该频率的交变磁场，从而估计胶囊型内窥镜20的位置等。
根据上述的位置检测系统10，振幅分量检测部50A检测相位与交变磁场大致正交的振幅分量以及相位与交变磁场大致相等的振幅分量中的至少一方，位置分析部50C可根据振幅分量计算胶囊型内窥镜20的位置等。
即，振幅分量检测部50A可从接收到由驱动线圈51和LC共振电路43所形成的磁场的读出线圈52的输出中分离出仅包含胶囊型内窥镜20的位置等所涉及的信息、而不包含驱动线圈51的位置等所涉及的信息的振幅分量，因而不用进行校准测定，即可计算胶囊型内窥镜20的位置和方向中的至少一方。
由于LC共振电路43借助上述交变磁场产生感应磁场，因而无需向LC共振电路43附加电源。因此，可减少搭载在胶囊型内窥镜20的内部的构成要素数量。并且，由于产生在检测胶囊型内窥镜20的位置时所使用的感应磁场，因而不使用搭载在其内部的电源等，所以胶囊型内窥镜20的寿命不受该电源等的寿命影响。
另外，如上所述，当求取在计算胶囊型内窥镜20的位置和方向中的至少一方时所使用的交变磁场的频率(位置计算用频率)时，在求取胶囊型内窥镜20的位置和方向时的同时，可以使交变磁场的频率摆动来求出位置计算用频率，也可以在测定位置和方向之前预先求出位置计算用频率，或者可以将预先求出的位置计算用频率记载在胶囊型内窥镜20等内，并使用该记载的位置计算用频率。
这样，由于位置计算用频率决定部50B预先取得共振频率，因而无需在包含位置计算用频率的频带内使交变磁场的频率摆动，可缩短设备的位置和方向中的至少一方的计算所需要的时间。
并且，如上所述，当针对一个胶囊型内窥镜20决定了使用的位置计算用频率时，可以继续使用该位置计算用频率，监视LC共振电路43的共振频率，并在共振频率变化的情况下，可以根据该变化后的共振频率决定新的位置计算用频率。
这样，例如即使在由于磁感应线圈42的温度变化而使共振频率变化的情况下，位置计算用频率决定部50B也能检测共振频率的变化，因而总是能在共振频率处计算设备的位置和方向中的至少一方。因此，可维持所计算的设备的位置和方向的精度。
〔第2实施方式〕
下面，参照图11至图13说明本发明的第2实施方式。
本实施方式的位置检测系统的基本结构与第1实施方式相同，然而与第1实施方式不同的是位置检测装置的结构。因此，在本实施方式中，使用图11至图13仅说明位置检测装置周边，省略胶囊型内窥镜等的说明。
图11是示出本实施方式中的位置检测系统的概略的框线图。
另外，对与第1实施方式相同的构成要素赋予相同标号并省略其说明。
如图11所示，位置检测系统110大致由以下构成，即：对体腔内管路的内壁面进行光学摄像并无线发送图像信号的胶囊型内窥镜20，以及检测胶囊型内窥镜20的位置的位置检测装置150(振幅分量检测单元、位置计算用频率决定单元、位置分析单元、驱动线圈驱动器)。
如图11所示，位置检测装置150与以下电连接，即：使胶囊型内窥镜20内的后述的磁感应线圈产生感应磁场的驱动线圈51，检测由磁感应线圈产生的感应磁场的读出线圈52，使驱动线圈51和读出线圈52的相对位置变更的相对位置变更部161，以及测定相对位置的相对位置测定部162。
位置检测装置150根据由读出线圈52所检测的感应磁场来运算胶囊型内窥镜20的位置，并控制由驱动线圈51形成的交变磁场。
在从位置检测装置150到驱动线圈51之间配置有：信号产生电路53，其根据来自位置检测装置150的输出而产生交流电流；以及驱动线圈驱动器54，其根据来自位置检测装置150的输出将从信号产生电路53输入的交流电流放大。
并且，在从位置检测装置150到驱动线圈51之间配置有相对位置变更部161，在从相对位置变更部161到位置检测装置150之间配置有相对位置测定部162。配置成如下：位置检测装置150的输出经由相对位置变更部161被输入到后述的驱动线圈单元。构成为如下：驱动线圈51和读出线圈52的相对位置信息从驱动线圈单元经由相对位置变更部161被相对位置测定部162取得，所取得的信息被输入到位置检测装置150。
图12是说明具有图11的驱动线圈51的驱动线圈单元和读出线圈52的位置关系的图。
在位置检测部150内，如图12所示配置有：框部171，其形成为大致球状，由外框171A和内框171B构成；驱动线圈单元151，其可移动地配置在外框171A和内框171B之间；以及读出线圈52，其配置在内框171B的内表面。
图13是说明图12的驱动线圈单元151的概略结构的图。
如图13所示，驱动线圈单元151大致由以下构成，即：大致长方体状的壳体152，配置在壳体152的与外框171A和内框171B对置的各个表面的四角处的球体部153，驱动线圈51，控制驱动线圈单元151的行进方向的方向转换部155，将驱动线圈单元151、驱动线圈驱动器54和相对位置变更部161电连接的绳状连接部156。
方向转换部155大致由以下构成，即：突出配置在与外框171A对置的表面上的驱动体157，对驱动体157进行旋转控制的马达158，以及对马达158进行驱动控制的马达电路159。
具有上述结构的位置检测系统110中的胶囊型内窥镜20的位置等的检测方法与第1实施方式相同，因而省略其说明。
当从读出线圈52所输出的交流电压的振幅减小时，位置检测部150将用于变更驱动线圈单元151的位置的信号输出到相位位置变更部161。相位位置变更部161将控制信号输出到方向转换部155，使驱动线圈单元151朝规定方向移动。
根据上述的位置检测系统110，由于驱动线圈51和读出线圈52分开构成，并且驱动线圈51搭载在驱动线圈单元151上，因而可使驱动线圈51和读出线圈52分别移动。
位置检测装置150根据来自按照驱动线圈51和LC共振电路43的相对位置而变化的读出线圈52的输出使驱动线圈51移动，可将驱动线圈51和读出线圈52控制为最佳的相对位置关系。
具体地说，位置检测装置150将驱动线圈51控制成：使从LC共振电路43产生的感应磁场为最大的位置、即磁感应线圈42的中心轴线与进入磁感应线圈42内的交变磁场的磁通方向大致一致。
并且，随着驱动线圈51移动，驱动线圈51和读出线圈52之间的相对位置关系变化，从驱动线圈51直接进入到读出线圈52内的交变磁场变化。在本实施方式中，由于设置在位置检测装置150内的振幅分量检测单元通过分离交流电压的虚部(振幅分量)来检测振幅分量，因而即使交变磁场变化，也不用进行校准测定，即可估计胶囊型内窥镜20的位置等。
另外，如上所述，位置检测装置150可以控制驱动线圈51的位置，使驱动线圈51产生的交变磁场的方向变化，也可以使上述交变磁场的强度变化，而且可以使上述交变磁场的方向和强度均变化。
这样，可防止驱动线圈51和LC共振电路43具有在LC共振电路43中难以产生感应磁场的相对关系。
并且，如上所述，驱动线圈51配备在驱动线圈单元151内，驱动线圈51可以移动，也可以将多个驱动线圈51固定配备，选择要驱动的驱动线圈51。
这样，即使不使驱动线圈51实际移动，也能取得与使其移动相同的效果。
另外，如上所述，既可以构成为驱动线圈51相对于LC共振电路43移动，也可以构成为读出线圈52相对于LC共振电路43移动。
这样，可更有效地利用读出线圈52检测从LC共振电路43产生的感应磁场。
图14是说明驱动线圈和读出线圈的其他配置例的图。
在本实施方式中，如上所述，将读出线圈52固定配置在内框171B内，检测从LC共振电路43产生的感应磁场，然而如图14所示，也可以将读出线圈52固定在读出线圈固定部件52a上，并固定配置在被检测者1上，并且驱动线圈51也可以固定配置在被检测者1上。这里，读出线圈52和驱动线圈51分开构成。
通过采用这种结构，例如即使被检测者1移动而使读出线圈52和驱动线圈51的位置关系变化，也无需校准，因而可连续检测胶囊型内窥镜20的位置等。并且，即使在被检测者上安装读出线圈52和驱动线圈51，也可在不给被检测者带来不适感的情况下检测胶囊型内窥镜20的位置等。
〔第3实施方式〕
下面，参照图15至图18C说明本发明的第3实施方式。
本实施方式的位置检测系统的基本结构与第1实施方式相同，然而与第1实施方式的不同之处是在位置检测系统内增加了磁感应装置。因此，在本实施方式中，使用图15至图18仅说明磁感应装置周边，省略位置检测系统等的说明。
图15是示出本实施方式中的位置检测系统的概略的框图。图16是说明图15的位置检测系统的结构的示意图。图17是说明图15的磁感应装置的示意图。
另外，对与第1实施方式相同的构成要素赋予相同标号并省略其说明。
如图15至图17所示，位置检测系统210大致由以下构成，即：对体腔内管路的内壁面进行光学摄像并无线发送图像信号的胶囊型内窥镜220，检测胶囊型内窥镜220的位置的位置检测装置250(振幅分量检测单元、位置计算用频率决定单元、位置分析单元、驱动线圈驱动器)，以及对胶囊型内窥镜220进行感应的磁感应装置270。
图18C是说明图15的胶囊型内窥镜的结构的图。
如图18C所示，胶囊型内窥镜220由以下大致构成，即：外包装21，在其内部收纳各种设备；摄像部30，其拍摄被检测者的体腔内管路的内壁面；电池39，其驱动摄像部30；感应磁场产生部40，其利用所述的驱动线圈51产生感应磁场，以及驱动用磁铁(感应用磁铁)45，其驱动胶囊型内窥镜20。
摄像部30和感应磁场产生部40与第1实施方式相同，因而省略对其结构、作用和效果的说明。
在外包装21的主体的外周面配备有以旋转轴R为中心将剖面为圆形的线材卷绕成螺旋状而成的螺旋部25。
在信号处理部34的后端部24侧配置有磁铁45，在磁铁45的后端部24侧，在基板36B上配置有开关部46。
如图16所示，磁感应装置270配置在被检测者1的下侧，磁感应装置270独立于位置检测装置250而配置成可在被检测者1的下侧朝前后左右方向移动。
磁感应装置270大致由多个电磁铁701、702、703、704、705构成。电磁铁701、702配置成夹持着电磁铁705而对置，并在电磁铁705的上方产生X轴方向的磁场。电磁铁703、704配置成夹持着电磁铁705而对置，并在电磁铁705的上方产生Y轴方向的磁场。电磁铁705配置成被电磁铁701、702、703、704包围，并产生Z轴方向的磁场。磁感应装置270可在电磁铁705上的圆筒状区域内形成均匀磁场。
提供给磁感应装置270的电流由位置检测装置250控制，从而控制由电磁铁701、702、703、704、705形成的磁场的强度和方向。
而且，磁感应装置270在被检测者1的下侧朝前后左右方向移动由位置检测装置250控制。
图18A是说明图15的位置检测系统的结构的示意图。图18B是说明图15的位置检测系统的整体结构的示意图。
在本实施方式中，如上所述，说明了在所使用的位置检测系统210上应用电磁铁701、702、703、704、705的情况，然而电磁铁的结构不限于此。例如，如图18A所示，可以是使用配置有3个亥姆霍兹线圈的3轴亥姆霍兹线圈单元(磁场产生单元、电磁铁)281的位置检测系统280，亥姆霍兹线圈使成对的线圈对置并使其产生平行磁场。并且，如图18B所示，可以是使用3组对置的大致方形的线圈281X、281X、线圈281Y、281Y以及线圈281Z、281Z的位置检测系统280。并且，只要是在对象空间内得到期望的磁场，就可以针对线圈直径适当变更线圈间隔。
并且，不仅是对置的线圈，而且只要是能得到期望的磁场的结构，就可以使用任何结构的磁场。
下面，说明上述的位置检测系统210的作用。
位置检测系统210的作用概要等与第1实施方式相同，因而省略其说明。
如上所述，由于磁感应装置270仅在电磁铁705上的圆筒状区域内形成均匀磁场，因而位置检测装置250对磁感应装置270朝前后左右方向移动进行控制，以使胶囊型内窥镜220位于上述圆筒状区域内。
磁感应装置270通过位置检测装置(感应用磁场方向控制单元)250控制被提供给电磁铁(感应用磁场产生单元)701、702、703、704、705的电流，从而磁感应装置270被控制成使旋转磁场作用于胶囊型内窥镜220上。胶囊型内窥镜220由于作用有旋转磁场，而围绕其中心轴线R旋转，借助螺旋部25的工作而朝中心轴线R方向行进。
而且，磁感应装置270通过控制要形成的旋转磁场的旋转轴线方向，来控制胶囊型内窥镜220的中心轴线R的方向，并控制胶囊型内窥镜220的行进方向。
根据上述的位置检测系统210，可利用位置检测系统210求出胶囊型内窥镜220的位置等，并可利用磁感应装置270将胶囊型内窥镜220朝规定位置进行感应。
磁感应装置270形成的磁场也作用于读出线圈52，从读出线圈52输出的交流电压包含有上述磁场所涉及的交流电压。当在位置检测装置250的振幅分量检测部250A中从该输出中分离出交流电压的虚部时，可仅检测LC共振电路43所涉及的交流电压。因此，位置检测系统210即使在追加了磁感应装置270的情况下，也不用进行校准测定，即可计算胶囊型内窥镜220的位置等。
并且，在磁感应装置270相对于读出线圈52朝前后左右方向移动的情况下，从读出线圈52输出的磁感应装置270所涉及的交流电压也随着磁感应装置270的移动而变化。即使在该情况下，位置检测装置250也不会受到上述交流电压的变化影响，即可仅检测LC共振电路43所涉及的交流电压。因此，位置检测系统250即使在增加了磁感应装置270的情况下，也不用进行校准测定，即可计算胶囊型内窥镜220的位置等。
或者，无需保存预先测定的校准值，可简化系统结构。
〔第4实施方式〕
下面，参照图19和图20说明本发明的第4实施方式。
本实施方式的位置检测系统的基本结构与第1实施方式相同，然而与第1实施方式的不同之处是使用多个胶囊型内窥镜等。因此，在本实施方式中，使用图19和图20仅说明使用多个胶囊型内窥镜等，省略其他结构要素等的说明。
图19是示出本实施方式中的位置检测系统的概略的框图。图20是说明图19的位置检测系统的结构的示意图。
另外，对与第1实施方式相同的构成要素赋予相同标号并省略其说明。
如图19和图20所示，位置检测系统310大致由以下构成，即：对体腔内管路的内壁面进行光学摄像并无线发送图像信号的胶囊型内窥镜20，在体腔内管路中散布药剂或者取得采样等的胶囊型医疗装置320，以及检测胶囊型内窥镜20和胶囊型医疗装置320的位置的位置检测装置50。
胶囊型医疗装置320与胶囊型内窥镜20一样，大致由以下构成，即：驱动内部的设备的电池39，产生感应磁场的感应磁场产生部40，以及进行药剂散布等的医疗装置部(未作图示)等(参照图5)。
另外，胶囊型内窥镜20中的感应磁场产生部40的共振频率和胶囊型医疗装置320中的感应磁场产生部40的共振频率被设定成不同频率。
下面，说明具有上述结构的位置检测系统310的作用。
位置检测系统310的作用概要与第1实施方式相同，因而省略其说明。
首先，由胶囊型内窥镜20拍摄被检测者1的体腔内管路的内壁等，并进行内壁等的观察。通过该观察发现病变部等，有时需要在该病变部投放药剂、或者取得采样。此时，具有药剂散布功能和采样取得功能等的胶囊型医疗装置320被追加投入到被检测者1内。在该情况下，在被检测者1的体腔内管路中存在胶囊型内窥镜20和胶囊型医疗装置320。
位置检测部50使用胶囊型内窥镜20中的LC共振电路43的共振频率和胶囊型医疗装置320中的LC共振电路43的共振频率来计算胶囊型内窥镜20和胶囊型医疗装置320的位置等。
根据上述的位置检测系统310，位置检测部50中的振幅分量检测部50A(参照图6)可从读出线圈52所输出的交流电压中分离出胶囊型内窥镜20中的LC共振电路43所涉及的交流电压的虚部和胶囊型医疗装置320中的LC共振电路43所涉及的交流电压的虚部。
因此，即使后来追加胶囊型医疗装置320，也与胶囊型内窥镜20时一样，不用进行校准测定，可计算胶囊型医疗装置320的位置等。
〔第5实施方式〕
下面，参照图21至图25说明本发明的第5实施方式。
本实施方式的位置检测系统的基本结构与第1实施方式相同，然而与第1实施方式的不同之处是位置检测装置中的处理。因此，在本实施方式中，使用图21至图25仅说明位置检测装置中的处理，省略其他的胶囊型内窥镜等的说明。
图21是说明根据本实施方式的位置检测系统的整体结构的图。
如图21所示，位置检测系统410大致由以下构成，即：胶囊型内窥镜20，以及检测胶囊型内窥镜20的位置的位置检测装置(位置计算用频率决定部、基准值计算用频率决定单元、测定基准值计算单元、位置分析单元)450。
如图21所示，位置检测装置450与以下电连接，即：使胶囊型内窥镜20内的后述磁感应线圈产生感应磁场的驱动线圈51，以及检测由磁感应线圈所产生的感应磁场的读出线圈52等。位置检测装置450根据由读出线圈52所检测的感应磁场来运算胶囊型内窥镜20的位置，并控制由驱动线圈51形成的交变磁场。
图22是说明图21的位置检测装置内的结构的框图。
在位置检测装置450内设置有：交变磁场检测部450a，其根据从读出线圈52输出的交流电压(磁场传感器的输出)检测交变磁场的振幅值；位置计算用频率决定部451，其决定在胶囊型内窥镜20的位置等的计算中所使用的位置计算用频率(第1频率)fH、fL；基准值计算用频率决定部(基准值计算用频率决定单元)452，其决定在基准值计算中所使用的基准值计算用频率(第2频率)f1；测定基准值计算部(测定基准值计算单元)453，其根据在位置计算用频率fH、fL和基准值计算用频率f1处的读出线圈52的输出来计算测定基准值；以及位置分析部(位置分析单元)454，其计算胶囊型内窥镜20的位置等。
下面，说明具有上述结构的位置检测系统410的作用。
首先，位置检测系统410的作用概要与第1实施方式相同，因而省略其说明。
然后，说明作为本实施方式的特征的位置检测装置450的作用。
与第1实施方式相同的是，从驱动线圈51产生交变磁场，利用读出线圈52检测来自胶囊型内窥镜20的LC共振电路43(参照图5)的感应磁场，直到作为读出线圈52的输出的交流电压被输入到位置检测装置450，因而省略其说明。
图23是示出从图21的读出线圈52输出的交流电压的频率特性的图。
如图22所示，输入到位置检测装置450的上述交流电压被输入到交变磁场检测部450a。在交变磁场检测部450a中，通过傅里叶变换检测交变磁场的振幅值。所检测到的交变磁场的振幅值被输入到位置计算用频率决定部451。如图23所示，位置计算用频率决定部451在胶囊型内窥镜20的LC共振电路43的共振频率fC附近区域中，检测上述交流电压表示极大值和极小值的频率。将表示这些极大值和极小值的频率分别设定为位置计算用频率fH、fL。
这里，位置计算用频率fH、fL中的一方位于比共振频率fC低的频率侧，另一方位于比共振频率fC高的频率侧。
另一方面，基准值计算用频率决定部452将高于商用电源频率(60Hz或50Hz)的频率决定为基准值计算用频率f1，该频率是在后述的位置分析部454中得到的感应磁场的交流电压的频率特性曲线中，偏离比拐点PL，低的频率侧的频率，且该拐点PL相对于共振频率fC处于低频率侧。
图24是示出在仅交变磁场作用于图21的读出线圈52的情况下的读出线圈52的交流电压频率特性的图。
测定基准值计算部453根据在位置计算用频率fH、fL和基准值计算用频率f1处的从读出线圈52输出的交流电压的值计算测定基准值。具体地说，求出在位置计算用频率fH、fL处的从读出线圈52所输出的交流电压的值，并求出这些值的平均值。然后根据由位置计算用频率fH、fL的中间值和上述平均值所确定的点、以及由基准值计算用频率f1和该交流电压的值所确定的点来求出基准值。基准值的求法可使用最小平方法的近似方法。如图24所示，这样求出的基准值可表示为示出规定的频率特性的图。基准值可认为是根据由驱动线圈51所形成的交变磁场而从读出线圈51输出的交流电压的值。
另外，如上所述，可以根据2点使基准值相近似，也可以根据更多的测定点使基准值相近似。
图25是示出在仅感应磁性作用于图21的读出线圈52的情况下的读出线圈52的交流电压频率特性的图。
位置分析部454根据从读出线圈52输出的交流电压的频率特性曲线，对上述的测定基准值进行差分运算，得到图25所示的感应磁场的交流电压的频率特性曲线。然后，位置分析部根据所得到的频率特性曲线，针对各读出线圈52计算在位置计算用频率fH、fL处的交流电压之差、即振幅。当得到了各读出线圈52中的上述振幅值时，根据这些值计算胶囊型内窥镜20的位置等。
根据上述的位置检测系统410，测定基准值计算部453根据在位置检测用频率fH、fL和基准值计算用频率f1处的读出线圈52的输出值，求出在位置计算用频率处的测定基准值，位置分析部454可根据在交变磁场和感应磁场作用于磁场传感器时的读出线圈52的输出值和测定基准值之差，计算胶囊型内窥镜20的位置等。即，通过对在交变磁场和感应磁场作用于读出线圈52时的读出线圈52的输出值和测定基准值进行差分，可从读出线圈52的输出值中提取感应磁场所涉及的输出值，从而可计算胶囊型内窥镜20的位置等。
因此，位置检测系统410不用进行校准测定，即可计算胶囊型内窥镜20的位置等。
胶囊型内窥镜20的LC共振电路43由于利用上述交变磁场产生感应磁场，因而无需向LC共振电路43附加电源。因此，可减少搭载在胶囊型内窥镜20的内部的构成要素数量。并且，由于产生在胶囊型内窥镜20的位置检测中所使用的感应磁场，因而不使用搭载在其内部的电源等，所以胶囊型内窥镜20的寿命不会受到该电源等的寿命影响。
由于为了求出测定基准值也使用位置计算用频率fH、fL，因而可同时进行与胶囊型内窥镜20的位置等的计算相关的测定和求取测定基准值的测定，可削减为了计算胶囊型内窥镜20的位置等所需要的时间。
并且，由于使用不同的2个位置计算用频率fH、fL，因而与使用在1个频率时的输出值的情况相比较，可消除测定值的误差，可提高所计算的胶囊型内窥镜20的位置等的精度。
另外，在交变磁场检测部450a内可以配备相位检波器或锁定放大器中的至少一方来代替傅里叶变换。由于相位检波器和锁定放大器中的至少一方配备在交变磁场检测部450a内，因而交变磁场检测部450a根据从多个读出线圈52得到的磁场传感器的输出，可容易检测交变磁场的虚部和实部中的至少一方。
另外，如上所述，可以将基准值计算用频率f1设定为频率比商用电源频率高的规定频率，也可以将基准值计算用频率f1设定为0。
由于频率是0时的读出线圈52的输出总是0，因而可省略在基准值计算用频率f1处的测定，可省略为了计算胶囊型内窥镜20的位置等所涉及的时间。
另外，如上所述，可以将基准值计算用频率f1设定为处于比共振频率fC的低频率侧的拐点PL低的频率侧、且频率比商用电源频率高的规定频率，也可以设定为比共振频率fC的高频率侧的拐点PH高的频率、且低于读出线圈52的共振频率的规定频率f2。
〔第5实施方式的变形例〕
下面，参照图26至图28说明本发明的第5实施方式的变形例。
本实施方式的位置检测系统的基本结构与第5实施方式相同，然而与第5实施方式不同的是位置检测装置和读出线圈接收电路的结构。因此，在本实施方式中，使用图26至图28仅说明位置检测装置和读出线圈接收电路的结构，省略其他的胶囊型内窥镜等的说明。
图26是说明根据本实施方式的变形例所涉及的位置检测系统的整体结构的图。
另外，对与第5实施方式相同的构成要素赋予相同标号并省略其说明。
如图26所示，位置检测系统510大致由以下构成，即：胶囊型内窥镜20，以及检测胶囊型内窥镜20的位置的位置检测装置(位置计算用频率决定部、基准值计算用频率决定单元、测定基准值计算单元、位置分析单元)550。
如图26所示，位置检测装置550与以下电连接，即：使胶囊型内窥镜20内的后述的磁感应线圈产生感应磁场的驱动线圈51，以及检测由磁感应线圈产生的感应磁场的读出线圈52等。位置检测装置550根据由读出线圈52所检测的感应磁场来运算胶囊型内窥镜20的位置，并控制由驱动线圈51形成的交变磁场。
图27是说明图26的读出线圈接收电路557的电路结构的图。
如图27所示，读出线圈接收电路557由以下构成，即：带通滤波器(BPF)61，其去除包含所输入的胶囊型内窥镜20的位置信息在内的交流电压所包含的高频分量和低频分量；放大器(AMP)62，其将去除了高频分量和低频分量后的上述交流电压放大；有效值检测电路(True RMS转换器)63，其检测上述交流电压的振幅，提取振幅值并将其输出；A/D转换器64，其将振幅值转换成数字信号；以及存储器65，其暂时存储数字化后的振幅值。
带通滤波器61分别配置在从读出线圈52延伸出的一对布线66A上，从带通滤波器61输出的上述交流电压被输入到一个放大器62。存储器65暂时存储从9个读出线圈52得到的振幅值，并将所存储的振幅值输出到位置检测装置550。
另外，如上所述，可以使用有效值检测电路63来提取上述交流电压的振幅值，也可以通过使用整流电路使磁信息平滑化并检测电压来检测振幅值，还可以使用检测上述交流电压的峰值的峰值检测电路来检测振幅值。
并且，所检测的交流电压的波形相对于附加给驱动线圈51的波形的相位根据胶囊型内窥镜20内的后述的磁感应线圈42的有无和位置而变化。可以利用锁定放大器等检测该相位变化。
上述感应磁场使读出线圈52产生感应电动势，在读出线圈52产生包含胶囊型内窥镜20的位置信息等在内的交流电压(磁信息)。该交流电压经由读出线圈选择器56被输入到读出线圈接收电路557，被提取交流电压的振幅值(振幅信息)。
如图27所示，输入到读出线圈接收电路557的上述交流电压由带通滤波器61去除高频分量和低频分量，并由放大器62放大。这样去除了不需要分量后的交流电压通过有效值检测电路63提取出交流电压的振幅值。所提取的振幅值由A/D转换器64进行数字信号化，并被存储在存储器65内。
存储器65例如存储使由正弦波产生电路53产生的正弦波信号在LC共振电路43的共振频率附近摆动的与1周期对应的振幅值，并汇总1周期的振幅值输出到位置检测装置550。
图28是说明图26的位置检测装置550的概略的框图。
在位置检测装置550内设置有：位置计算用频率决定部451，其决定在胶囊型内窥镜20的位置等的计算中所使用的位置计算用频率(第1频率)fH、fL；基准值计算用频率决定部(基准值计算用频率决定单元)452，其决定在基准值计算中所使用的基准值计算用频率(第2频率)f1；测定基准值计算部(测定基准值计算单元)453，其根据在位置计算用频率fH、fL和基准值计算用频率f1处的读出线圈52的输出来计算测定基准值；以及位置分析部(位置分析单元)454，其计算胶囊型内窥镜20的位置等。
如图28所示，输入到位置检测装置550的交流电压被输入到位置计算用频率决定部451。如图23所示，位置计算用频率决定部451在胶囊型内窥镜20的LC共振电路43的共振频率fC附近，检测上述交流电压表示极大值和极小值的频率。将表示这些极大值和极小值的频率分别设定为位置计算用频率fH、fL。另外，基准值计算用频率决定部452至位置分析部454的作用概要由于与第5实施方式相同，因而省略说明。
另外，如上所述，可以使用位置计算用频率fH、fL和基准值计算用频率f1来求出基准值，也可以使用上述的基准值计算用频率f2和基准值计算用频率f1来求出基准值，不作特别限定。
根据本变形例，由于读出线圈接收电路557具有有效值检测电路63，因而无需交变磁场检测部450a，可廉价地构建位置检测系统。
在所有实施例中，以胶囊型内窥镜和胶囊型医疗装置为例描述了实施例，然而不限于此，还能应用于内窥镜装置、导管装置、钳子等在体腔内使用的医疗装置。并且，本实施例的各个组合也属于本发明。

Claims (21)

1.一种位置检测系统，该位置检测系统具有：
设备，其搭载有磁感应线圈；
驱动线圈，其产生交变磁场；
多个磁场传感器，其配置在所述设备的工作范围的外部，并检测所述磁感应线圈受到所述交变磁场而产生的感应磁场；
频率决定部，其求出基于所述磁感应线圈的共振频率的位置计算用频率；
振幅分量检测单元，其在所述位置计算用频率处，根据所述多个磁场传感器的输出，检测与所述交变磁场大致正交的振幅分量和相位与所述交变磁场大致相同的振幅分量中的至少一方；以及
位置分析单元，其根据所述振幅分量计算所述设备的位置和方向中的至少一方。
2.根据权利要求1所述的位置检测系统，所述频率决定部通过预先取得所述共振频率的信息来决定所述位置计算用频率。
3.根据权利要求1所述的位置检测系统，所述频率决定部检测所述共振频率的变化，并根据该变化决定所述位置计算用频率。
4.根据权利要求1所述的位置检测系统，所述振幅分量检测单元在根据使用傅里叶变换而检测出的所述振幅分量重复计算所述设备的位置和方向中的至少一方时，使所述傅里叶变换的开始定时与所述驱动线圈产生的所述交变磁场的相位之间的偏差为恒定来进行所述傅里叶变换。
5.根据权利要求1所述的位置检测系统，所述驱动线圈和所述磁场传感器分开构成。
6.根据权利要求1所述的位置检测系统，多个所述磁场传感器配置成一体。
7.根据权利要求1所述的位置检测系统，该位置检测系统具有驱动线圈驱动器，该驱动线圈驱动器根据所述驱动线圈和所述磁感应线圈的相对位置，使所述驱动线圈产生的所述交变磁场的方向和强度中的至少一方变化。
8.根据权利要求1所述的位置检测系统，所述驱动线圈和所述磁场传感器被固定在配置于所述工作范围内的被检测者上。
9.根据权利要求1所述的位置检测系统，在同时使用的多个所述设备中，搭载在各个所述设备上的所述磁感应线圈的共振频率被设定成不同。
10.一种感应系统，该感应系统具有：
权利要求1所述的位置检测系统；
感应用磁铁，其搭载在所述设备上；
感应用磁场产生单元，其产生作用于所述感应用磁铁上的感应用磁场；以及
感应用磁场方向控制单元，其控制所述感应用磁场的方向。
11.根据权利要求10所述的感应系统，所述感应用磁场产生单元具有在相互正交的方向上对置配置的3对电磁铁，
在所述电磁铁的内侧设置有可配置被检测者的空间，并且
在可配置所述被检测者的空间周围配置有所述驱动线圈和所述磁场传感器。
12.根据权利要求10所述的感应系统，在所述设备的外面具有螺旋部，该螺旋部将所述设备的绕长轴的旋转力转换成长轴方向的推进力。
13.根据权利要求1所述的位置检测系统，所述设备是胶囊型医疗装置。
14.一种位置检测系统，该位置检测系统具有：
设备，其搭载有磁感应线圈；
驱动线圈，其产生交变磁场；
多个磁场传感器，其检测所述磁感应线圈受到所述交变磁场而产生的感应磁场；
频率决定部，其求出基于所述磁感应线圈的共振频率的位置计算用频率；
测定基准值计算单元，其根据在偏离所述位置计算用频率的第2频率处施加了所述交变磁场和所述感应磁场时的所述磁场传感器的输出，求出在所述位置计算用频率处的测定基准值；以及
位置分析单元，其根据在所述位置计算用频率处施加了所述交变磁场和所述感应磁场时的所述磁场传感器的输出与所述测定基准值之差，计算所述设备的位置和方向中的至少一方。
15.根据权利要求14所述的位置检测系统，所述位置计算用频率是不同的2个频率。
16.根据权利要求14所述的位置检测系统，所述频率决定部通过预先取得所述磁感应线圈的共振频率的信息来决定所述位置计算用频率。
17.根据权利要求14所述的位置检测系统，所述频率决定部检测所述磁感应线圈的共振频率的变化，并根据该变化决定所述位置计算用频率。
18.根据权利要求14所述的位置检测系统，所述驱动线圈和所述磁场传感器分开构成。
19.根据权利要求14所述的位置检测系统，多个所述磁场传感器配置成一体。
20.根据权利要求14所述的位置检测系统，在同时使用的多个所述设备中，搭载在各个所述设备上的所述磁感应线圈的共振频率被设定成不同。
21.根据权利要求14所述的位置检测系统，所述设备是胶囊型医疗装置。
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